中国半导体产业从无到有,68 年发展的中国“芯”

2019-07-09 13:30:13 来源: 虎嗅APP
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1951年,32岁的黄昆(1919~2005年)结束完成与诺贝尔物理学奖获得者马克斯·玻恩的合作,他们共同编写的《晶格动力学》这本书,被国际动力学研究者们视若“圣经”。回国后,他在北京大学任物理系教授。

 

1951年,谢希德(1921~2005年)获得美国麻省理工学院理论物理学博士,开始筹备回国。她先绕道英国,同剑桥大学生物化学系博士曹天钦完婚,第二年,她受上海交通大学周同庆之邀,前往交大任教,由于院系调整,她同周同庆一起来到复旦大学物理系。

 

一个先留英再居京,一个先赴美再在沪,黄昆和谢希德这两位看似不会有太多交集的物理学大师,在1956年被凝聚在一起,在北京大学创办了中国第一个半导体专业,由此孕育出一个中国半导体江湖。

 

在过去的68年,中国半导体产业从无到有,逐渐发展成一幅丰富的中国“芯”地图,以16省20城为代表,北有北京、天津、大连、济南,南有深圳、珠海、厦门,东有上海、无锡、南京、苏州、南通、杭州、合肥,中有武汉、长沙,西有重庆、成都、天水、西安。正是这些地方“芯”事,塑造了如今的中国半导体产业格局。

 

1956~1977:从北京独大到南北双霸

 

 

北京,是中国芯事正式起航的原点,也是让中国半导体物理奠基人黄昆一生牵绊的城市。

 

黄昆1919年出生于北京,“昆”字取自颐和园内的昆明湖,1941年从燕京大学毕业,1951年返回北大物理系执教,1977年调任中国科学院半导体研究所所长,最终长眠于北京八宝山革命公墓里。

 

1956年暑假,黄昆、谢希德等海归专家在北大创办中国第一个半导体专业——北大半导体物理专业,正式拉开中国半导体序幕。此后,清华大学、中科院等高校或研究机构快速成长,成为培育中国半导体人才的摇篮。

 

▲第一届北大物理系半导体专业化毕业班毕业生与黄昆合影

 

此后几十年间,北大半导体物理专业走出了任华晶总工程师的中国工程院院士许居衍、联合创办中芯国际的中科院院士王阳元等匠人,清华大学电子工程系走出了中芯国际的三位关键决策者江上舟、张文义、赵海军,以及兆易创新的创始人舒清明、朱一明等才俊。

 

1958年,美国造出第一块集成电路(IC),而在我国以中科院为代表的一众研究机构的努力下,中国第一块集成电路在1965年现世。

 

同样在1958年,谢希德被调回上海复旦大学,白手起家创办上海技术物理研究所,任副所长。她和同事们一起,为上海半导体基础研究和产业发展奠定基石。

 

▲谢希德

 

产业方面,中国半导体分立器件刚刚起步,北京是不二主角。

 

一五期间由苏联援助我国建设的156项工程之一——1953年在酒仙桥建成的774厂(北京电子管厂)可以说是独领风骚,在新中国历史的前30年间,它曾是中国最大、最强大的电子元器件厂。

 

此时,酒仙桥地区因为774厂、北京电机总厂、北京有线电厂等十几个工业项目的相继建成,成为中国最大的电子工业基地。

 

▲北京电子管厂(774厂)

 

到1968年,第四机械工业部(四机部,1982年改组为电子工业部)从北京电子管厂抽一部分技术力量,建成国内第一家IC专业化工厂——878厂(国营东光电工厂)。878厂曾经风光无限,和上海无线电十九厂(上无十九厂)并称为“北霸”和“南霸”。

 

大连虽然在中国半导体领域的地位不够靠前,但它在1968年闷声做了件大事,引得国际半导体巨头英特尔在这座城市建立了其在中国的大本营。

 

而此时,刚起步的中国半导体突然放慢了脚步。

 

文革使得大批学术领袖或被停职批斗、或者下派干些基层的活儿,半导体产业涌现“电子中心论”,曾掀起“全民”搞半导体的风潮,报上还宣传一老太太在弄堂拉一台扩散炉,也能造出半导体。

 

878厂也深受其害,有人批判它建厂时铺的水磨石地板为“大、洋、全”,结果甚至影响了北大电子仪器厂100万次大型电子计算机的电路供货。

 

▲2英寸线、3英寸线国内第一家单位:北京东光电工厂(878厂)

 

不过中国半导体研发并未因此止步。同样是在这一时期,江苏政府拨款150万元,组织南大、南京工学院、江苏无线电厂、华东电子管厂、南京电子管厂、江南光学仪器厂等研制关键设备。

 

1972年是里程碑式的一年,尼克松访华使得中美开始打破坚冰,中国开始从欧美引入技术,同期一个无锡江阴政府创办的长江内衣厂不甘寂寞,创办了一座江阴晶体管厂,日后它不仅是江阴重要的IC厂商,而且成长为国际封测巨头。

 

这一年,还是中日邦交正常化的一年。我国14人组成的电子工业考察团参观访问了日本当时八大集成电路公司:日立、日本电气(NEC)、东芝、三菱、富士通、三洋、冲电气和夏普的半导体设计、生产、制造和设备等。

 

当时NEC表示可转让3英寸线全线设备和3种技术,全体团员回国向国防科委钱学森作了汇报。但文革期间有干部贴大字报批判部领导从国外引进是“洋奴哲学,爬行主义”,加上国家缺乏资金,这次从NEC公司全线引进设备和技术的机会没被抓住。

 

1977年7月,邓小平邀请30位科技界代表在人民大会堂召开座谈会,中国半导体科学技术的开拓者之一王守武介绍说:“全国共有600多家半导体生产工厂,其一年生产的集成电路总量,只等于日本一家大型工厂月产量的十分之一。”

 

这一阶段,中国半导体产业还处在分立器件发展初期,有名的IC科研机构聚集在北京,受“电子中心化”影响,各地IC厂点大量涌现,全国建设了40多家IC厂,相对有名的建厂地点有北京、上海、西安、天津、苏州、常州、天水等。

 

此时,美国和日本先后进入IC规模生产阶段,中国在IC技术上主要靠自研,仅从国外进口少量较低水平的设备,又在一定程度上受时局影响,与国外差距逐渐拉大。

 

1978~1999:北京国营受挫,江苏异军突起

 

 

十年浩劫后,“重灾区”中科院百废待兴,在总设计师的直接关心下,黄昆调任中科院半导体研究所所长。

 

中科院提出,要在一年内拿下每片4千位的三个大规模集成电路典型品种和独立设计的新型电路,做出样品并进入批量生产,这一任务由王守武全面负责。次年9月,目标达成,中科院半导体所后来将这项技术成果转让至上海元件五厂,用于生产。

 

1/ 无锡:引入海外技术第一城

1978年,878厂发展成军工和各工业部门重要的集成电路提供方,同年,一个我国IC产业一个重要的新节点出现——国营江南无线电器材厂(无锡国营第742厂)引入日本东芝3英寸硅片生产线。

 

▲1969年国营江南无线电器材厂(742厂)迁入大王基厂区

 

这是我国第一次从国外引入IC技术,也是上世纪80年代我国引进的规模最大、涵盖全产业链的首条集成电路生产线。

 

这个时期,国家缩减对电子工业的直接投入,广大电子厂为了短期获得收益,选择用购买引进取代自主研发,致使中国半导体产业出现重复引进和过于分散的问题。

 

这也是中兴创始人侯为贵在1980年被派往美国考察生产线,1985年在深圳创办中兴半导体公司的原因。

 

无锡国营第742厂的成功仅是个例,1987年,742厂的产量达全国同类产品40%,但据一份当时交给中央的报告显示,全国有33个单位不同程度引进各种IC生产线设备,累计投资约13亿元,最终建成投入使用的仅有少数几条线。

 

在引进日本生产线时,742厂就做出了很有“市场意识”的抉择,选择按国内用户要求为导向,而不是完全按日方产品标准来生产产品。

 

1983年,电子工业部决定从四川永川半导体研究所抽调500人,与742厂共同组建无锡微电子科研生产联合体,攻关2-3微米工艺大生产技术,于1988年开工建设,并先后研制了64KB和256KB动态随机存储器。

 

在联合攻关的模式下,无锡微电子联合公司于1985年成立,以它为基础的中国华晶电子集团公司则在1989年成立。中国华晶电子集团公司被誉为“中国微电子产业的黄埔军校”,从这里走出、在其他公司或政府部门担任过主要领导或骨干的人数,据说不下500人。

 

作为“第一个吃螃蟹”的城市,无锡IC产业迅速发展起来,从江南无线电器材厂到华晶电子集团,成为改革开放以来中国微电子企业转型发展的一个缩影。

 

2/ 531战略:无锡共享技术,北京国营退场

1986年,王守武在北京组建中科院微电子中心,电子工业部在厦门举行的集成电路研讨会上,出台了集成电路“七五”行业规划(1986~1990年),提出“531”战略,即普及5微米技术、研发3微米技术、攻关1微米技术。

 

一时间,全国各地IC企业都派出考察团奔赴无锡,742厂也响应国家战略,向全国推广5微米技术并免费赠送资料和支援工程技术人员。

 

 

但当时我国工艺和产品均与国际先进水准相差甚远,原本提倡的“引进、消化、吸收、创新”八字方针没有得到全面贯彻,

 

电路厂达不到整机厂需求,各地引进过程又过于注重设备、仪器等硬件,而忽视引进技术和管理,再加上科研和生产结合不紧密,各所、厂都是独立研究,研究所还有些许海外归来的专家或骨干,工厂里几乎完全靠国内大学生和工人们自力更生,这些都制约了我国IC产业的发展。

 

即便是发展的排头兵742厂,此后相继从东芝、西门子、美国朗讯引入生产线设备和技术,也没做到创新。

 

还有一个问题是经费,“七五”规划决定要建立的南北三个微电子基地,投资预计无锡6亿元、上海5亿元、北京4亿元,结果资金没着落,北方基地筹备一年多就解散了,上海也投了不到5亿元。

 

1988年,我国的集成电路年产量终于达到1亿块,这标志着国家开始进入工业化大生产,这一标准线的达成时间比美国晚了20年,比日本晚18年。

 

 

此时上海半导体企业开始合资化探索。上海无十四厂引进技术项目,由上海市仪表局、上海贝尔公司合资设立上海贝岭公司,上海无线电七厂和荷兰飞利浦公司合资成立上海飞利浦半导体公司,这家公司在7年后更名为上海先进,从事大规模集成电路生产。

 

而多种因素作用下,北京878厂和774厂逐渐退出IC产业,原北京电子管厂厂长王东升带领员工自筹650万元资金进行股份制改造,创办了京东方。上海元件五厂成为南方地区集成电路发展的摇篮。

 

3/ 908工程:无锡华晶栽跟头,投产即落后

1990年8月,“908工程”规划出炉,目标是在“八五”(1991-1995年)期间半导体技术达到1微米。

 

“908工程”规划总投资20亿元,其中15亿元用在无锡华晶电子,建设月产能1.2万片的晶圆厂,由建设银行贷款;另外5亿元投给9家集成电路企业设立设计中心。

 

这个方案被寄予厚望,要拉近中国与世界先进水平的距离,但现实不遂人愿,“908工程”审批用了2年,从美国朗讯引入0.9微米生产线用了3年,加上建厂的2年,从立项到投产总共历时7年。

 

建成时,华晶技术水平已经落后国际主流技术水平4-5代,投产当年亏损2.4亿元,成“投产即落后”的典例。

 

与之形成鲜明对比的是新加坡政府,他们在1990年投资特许半导体,仅用2年时间建成,第三年投产,1998年收回全部投资。

 

这一期间,无锡江阴的江阴晶体管厂扭亏为盈,于1992年更名长江电子实业公司。

 

在无锡被国家委以重任的时候,同样在江苏的另一个城市南通却还在艰难“扶持”IC企业。当时南通市晶体管厂是南通市十五家特困企业之一,1990年,石明达临危受命,担任厂长一职。

 

通过和日本富士通扩大合作,石明达争取到日方信任,1997年,富士通主动提出要合资意向。同年,合资企业南通富士通微电子股份有限公司成立,南通华达占股60%,中方控股并负责经营。

 
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